Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение продуктивности и устойчивости земледелия неразрывно связано с необходимостыо оптимизации свойств почв и питания растений в достижении котопой важная поль отводится органическим удобрениям. На их долю в годы интенсивной химизации в СССР приходилось до 35-40% поступающих в почву элементов питания и формируемого дополнительного урожая, в настоящее время она выше вследствие опережающего снижения объемов применения туков.
Применение органических удобрений известно с раннего периода развития земледелия, однако, несмотря на многовековую историю, далеко не все аспекты проблемы их использования разработаны в должной мере. Наиболее острыми, дискуссионными и (или) недостаточно изученными остаются: роль различных органических удобрений в решении проблемы воспроизводства плодородия, в т.ч. регулирования гумусового состояния, почв; целесообразные сочетания органических и минеральных удобрений; место внесения в севообороте; обоснованность широкого привлечения торфа и способов активизации его органического вещества; размещение производства и утилизация экологически небезупречных видов (бесподстилочный навоз и помет, осадки сточных вод); пополнение нормативной базы по влиянию новых и традиционных (при меняющейся интенсификации земледелия) видов органических удобрений, на почву, растение, величину и качество урожая, состояние окружающей среды и др.
Необходимость адресной научной П'Ч.'^аботки этих вопросов особенно актуальна лля Западной Сибири, в наиболее развитых земледельческих районах которой преобладают высокогумусированные черноземные, луго-во-черноземные и темно-серые лесные почвы с благоприятными, как правило, не требующими специального улучшения, водно-физическими и физико-химическими свойствами. Доля малогумусных почв, подобных тем, на которых сложилась европейская практика использования органических удобрений, здесь сравнительно невелика. Другая важная особенность природных условий региона - более короткий теплый период, в течение которого протекают процессы минерализации органического вещества в почве.
В регионе сосредоточено более 2/3 торфяных ресурсов страны, слабо вовлеченных в земледелие. Проблема торфа здесь, помимо его эффективности в составе органических удобрений на черноземах и перспектив ее повышения за счет компостирования или смешивания с навозом (пометом), имеет и другой немаловажный аспект - целесообразность и размеры допустимого отчуждения торфа из мало- и средне-мощных торфяников, являющихся резервом расширения кормовых угодий, и использование выработанных торфяных почв.
Недостаток информации о влиянии органических удобрений, особенно нетрадиционных, на почву, растение и окружающую среду, особенностях их применения в условиях региона, влечет за собой неоправданные материальные издержки и непредсказуемые экологические последствия.
Цель исследований — совершенствование теоретических основ, практических приемов и способов применения органических удобрений на черноземах Западной Сибири, обеспечивающих рациональное вовлечение в земледелие имеющихся ресурсов органического вещества, получение экономически оправданного прироста урожая, высокое качество продукции, сохранение почвенного плодородия и чистоту окружающей среды.
Задачи исследовании: 1) изучить состав, свойства основных видов органических удобрений, их влияние на водно-физические, физико-химические и биологические свойства черноземов, величину и качество урожая сельскохозяйственных культур, продуктивность севооборотов и баланс основных элементов питания; 2) оценить эффективность применения торфа как компонента органических удобрений на черноземах и использования низинной торфяной почвы в качестве кормового угодья до и после выработки торфа; 3) установить оптимальные сочетания минеральных и органических удобрений во времени и пространстве; 4) определить роль основных видов органических удобрений в решении проблемы регулирования rvMvcoBoro состояния черноземов; 5^ выявить перспективы нетрадиционных способов переработки органических удобрений и эффективность применения.получаемых'продуктов в земледелии; 6) дать агро-экологическую, экономическую и биоэнергетическую оценку применению органических удобрений; 7) разработать принципы рационального использования в земледелии органических удобрений и размещения производства экологически небезупречных их видов.
Научна»! новизна. Впервые по результатам сопряженных исследований дана комплексная сравнительная оценка основных видов органических удобрений (подстилочный и бесподстилочный навоз и птичий помет; торф, компосты и смеси на их основе; сапропеля; осадки сточных вод) и продуктов их биологической и химической переработки но составу и свойствам, влиянию на плодородие черноземных почв Западной Сибири, величину л качество урожая, продуктивность севооборотов и баланс основных элементов питания в агроценозах. Идентифицирован вклад торфяного компонента органических удобрений в изменение свойств и режимов черноземов и формирование дополнительного урожая. Оценена эффективность отчуждения торфа из торфяников для удобрения черноземных почв и использования торфяной почвы в качестве кормового угодья до и после выработки торфа.
Изучена эффективность и определены рациональные сочетания органических и минеральных удобрений во времени и пространстве. Показана роль различных видов органических удобрений в регулировании гумусового состояния черноземов во взаимосвязи с изменением нродуїсіивности
оценка эффективности применения органических удобрений. Разработаны принципы рационального размещения производства, использования органических удобрений и формирования экологически безопасных систем удобрения на их основе на черноземах Западной Сибири. Защищаемые положения:
-
особенности проявления удобрительного и мелиоративного воздействия основных видов органических удобрений на черноземных почвах Западной Сибири;
-
место различных видов органических удобрений в решении пробле-
-
агроэкологическая, экономическая и биоэнергетическая оценка эффективности применения основных видов органических удобрений в зависимости от способ их подготовки, использования и сочетания с туками в различных севооборотах и звеньях на черноземах;
-
принципы вовлечения в земледелие возобновляемых и невозобнов-ляемых (природных) ресурсов органических удобрений и формирования систем удобрений на их основе на черноземных почвах Западной Сибири.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
нормы, способы и место внесения в севообороте навоза, помета, торфа, сапропелем, осадков сточных вод, вермикомпостов и их сочетания с туками. Разработанные принципы вовлечения различных видов органических удобрений в земледелие направлены на повышение эффективности использования природных и производственных ресурсов в черноземной зоне Западной Сибири. Системы удобрения, формируемые с учетом удобрительной и мелиоративной роли органических удобрений, обеспечивают при соблюдении зональных технологий возделывания сельскохозяйственных культур получение с 1 га 25-30 ц зерна, 350-450 ц зеленой массы кукурузы, 250-300 ц клубней картофеля при высоком их качестве, сохранении почвенного плодородия и минимальных негативных экологических последствиях.
Материалы исследований использованы при разработке рекомендаций: «Применение торфяных удобрений в Новосибирской области» (1988); «Применение органических удобрений в Новосибирской области» (1988); «Нормативы прибавок урожая сельскохозяйственных культур от применения органических удобрений» (Владимир, 1990); «Научные основы и ре-
комендации по эффективному применению органических удобрений (по зонам страны)» (М, 1991); «Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Новосибирской области» (1994); «Технологии возделывания пшеницы в Новосибирской области, адаптированные к природным условиям агро-ландша^тов и производственным ресурсам \,іфиоиье, мриооское плато/» (1995); «Пивоваренный ячмень в Западной Сибири» (Новосибирск, 2000) и др., а также концепций: «Переход АПК Сибири к устойчивому развитию» (Новосибирск, 1996); «Рациональное использование земель сельскохозяйственного назначения Алтайского края в современных условиях» (Барнаул, 1998).
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на заседаниях Ученого Совета и секции земледелия и агрохимии СибНИИЗ-Хим (1982-1995 гг.), на научной сессии Общего годичного собрания СО ВАСХНИЛ (Новосибирск, 1987), на заседаниях НТС управления сельского хозяйства и совещаниях административных органов Новосибирской области (1982-1995 гг.), на научно-практических конференциях, семинарах, совещаниях, научных чтениях: Международных (Новосибирск, 1999; Барнаул, 2000), Всесоюзных, и Всероссийских (Томск, 1983; Владимир, 1984, 1987; Москва, 1991, 1996, 1998); региональных (Новосибирск, 1983, 1985, 1986, 1996, 1997; Томск, 1985, 1987; Красноярск, 1987, 1999; Барнаул,
Публикации. Результаты исследований по теме диссертации и основные се положения изложены в 48 печатных работах, из которых 24 - науч-. ные статьи, в 1.ч. в журналах «Агрохимии», «Химия в сельском хозяйстве» и сборниках научных трудов СО РАСХН (СО ВАСХНИЛ). S3 - тезисы и материалы научных конференций, 11 - Методические рекомендации и концепции. Общее число научный и научно-методических работ - более
60.- .- .
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8
глав, выводов и предложений производству. Изложена на^-у^ стр., илт
люстрирована таблицами и і рисунками, содержит tl> приложе-
ний. Список использованной литературы включает 1Г2? источников, в том числе ЗО иностранных.
Автор выражает глубокую признательность за помощь в работе и ценные консультации д.б.н., проф., академику РАСХН В.И. Кирюшину, д.с-х.н., проф., чл.-кор. РАСХН А.Н. Власенко, коллегам по совместной научной деятельности д.с.-х.н. В.К. Каличкину, д.с.-х.н. В.А. Касатикову, д.б.н. И.Н. Шаркозу, д.б.н. А.И. Южакову, к.с.-х.н. М.И. Мостовому, к.с.-х.н. В.И. Чуканову, к.б.н. В.Н. Шобе, к.б.н. А.Г. Степанову, к.с.-х.н. Н.И. Ку-рочкину, к.с.-х.н. Р.Ф. Галееву, к.т.н. И.К. Хлебникову, Г.В. Карван, В.И. Мухачеву, а также сотрудникам СибНИИЗХим Е.И. Кабановой, Н.Д. Усен-
ко, Т.М. Сенькиной, М.А. Синявскому, О.Г. Дронову, Т.А. Кучеровской, Н.Н. Ениной, В.И. Шестакову, З.И. Тихобаевой, Н.Г. Грачевой, Н.И. Ковалевой, многие годы непосредственно участвовавшим в выполнении полевых и лабораторно-аналитических исследований.